Linux平臺(tái)Segmentation fault(段錯(cuò)誤)調(diào)試過程
1. 段錯(cuò)誤是什么
一句話來說，段錯(cuò)誤是指訪問的內(nèi)存超出了系統(tǒng)給這個(gè)程序所設(shè)定的內(nèi)存空間，
例如訪問了不存在的內(nèi)存地址、訪問了系統(tǒng)保護(hù)的內(nèi)存地址、訪問了只讀的內(nèi)存地址等等情況。
2. 段錯(cuò)誤的原因
段錯(cuò)誤，英文segmentation fault
段錯(cuò)誤的定義
segementation fault (often shortened to segfault) or access violation
often raised by hardware with memory protection, notifying an operation system(OS) the software has attempted to access a restricted area of memory.
段錯(cuò)誤常見于提供低級(jí)別的內(nèi)存訪問機(jī)制（如C語言）的語言程序中，通常由非法訪問導(dǎo)致，即錯(cuò)誤地使用指針訪問虛擬內(nèi)存。
原因列舉
- 對(duì)空指針賦值——由內(nèi)存管理硬件所導(dǎo)致
- 嘗試去訪問一個(gè)不存在的內(nèi)存地址（超出進(jìn)程分配的地址）
- 嘗試去訪問程序無權(quán)限訪問的地址（如進(jìn)程上下文中的內(nèi)核結(jié)構(gòu)(kernel structures)）
- 嘗試去訪問只讀的內(nèi)存（如代碼段）
對(duì)應(yīng)著程序中的情況分別為：
- 引用或者賦值一個(gè)為初始化的指針（野指針(wild pointer)，隨機(jī)指向一個(gè)內(nèi)存地址）
- 引用或者賦值一個(gè)已經(jīng)被free的指針（dangling pointer，指向一個(gè)已經(jīng)被freed/deallocated/deleted的內(nèi)存地址）
- A buffer overflow
- A stack overflow
3. 段錯(cuò)誤信息的獲取
3.1 dmesg
dmesg可以在應(yīng)用程序crash掉時(shí)，顯示內(nèi)核中保存的相關(guān)信息。
如下所示，通過dmesg命令可以查看發(fā)生段錯(cuò)誤的程序名稱、引起段錯(cuò)誤發(fā)生的內(nèi)存地址、指令指針地址、堆棧指針地址、錯(cuò)誤代碼、錯(cuò)誤原因等。
3.2 -g
使用gcc編譯程序的源碼時(shí)，加上-g參數(shù)，這樣可以使得生成的二進(jìn)制文件中加入可以用于gdb調(diào)試的有用信息。
3.3 nm
使用nm命令列出二進(jìn)制文件中的符號(hào)表，包括符號(hào)地址、符號(hào)類型、符號(hào)名等，這樣可以幫助定位在哪里發(fā)生了段錯(cuò)誤。
3.4 ldd
使用ldd命令查看二進(jìn)制程序的共享鏈接庫依賴，包括庫的名稱、起始地址，這樣可以確定段錯(cuò)誤到底是發(fā)生在了自己的程序中還是依賴的共享庫中。
4. 段錯(cuò)誤的調(diào)試方法
4.1 使用gcc和gdb
4.1.1 調(diào)試步驟
為了能夠使用gdb調(diào)試程序，在編譯階段加上-g參數(shù)，以程序segfault3.c為例。
root@twq2018:~/segfault$ gcc -g -o segfault3 segfault3.c root@twq2018:~/segfault$ gdb ./segfault3 (gdb) run Starting program: /home/twq/segfault/segfault3 Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault. 0x001a306a in memcpy () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6 (gdb)
從輸出看出，程序segfault3.c收到SIGSEGV信號(hào)，觸發(fā)段錯(cuò)誤，并提示地址0x001a306a、調(diào)用memcpy報(bào)的錯(cuò)，位于/lib/tls/i686/cmov/libc.so.6庫中。
4.1.2 適用場(chǎng)景
1、僅當(dāng)能確定程序一定會(huì)發(fā)生段錯(cuò)誤的情況下使用。
2、當(dāng)程序的源碼可以獲得的情況下，使用-g參數(shù)編譯程序。
3、一般用于測(cè)試階段，生產(chǎn)環(huán)境下gdb會(huì)有副作用：使程序運(yùn)行減慢，運(yùn)行不夠穩(wěn)定，等等。
4、即使在測(cè)試階段，如果程序過于復(fù)雜，gdb也不能處理。
4.2 使用gdb和core文件
在4.1節(jié)中提到段錯(cuò)誤會(huì)觸發(fā)SIGSEGV信號(hào)，通過man 7 signal，可以看到SIGSEGV默認(rèn)的handler會(huì)打印段錯(cuò)誤出錯(cuò)信息，并產(chǎn)生core文件，由此我們可以借助于程序異常退出時(shí)生成的core文件中的調(diào)試信息。
使用gdb工具來調(diào)試程序中的段錯(cuò)誤，用bt命令查看backtrace以檢查發(fā)生程序運(yùn)行到哪里, 來定位core dump的文件->行.。
4.2.1 調(diào)試步驟
1、在一些Linux版本下，默認(rèn)是不產(chǎn)生core文件的，首先可以查看一下系統(tǒng)core文件的大小限制：
root@twq2018:~/segfault$ ulimit -c 0
2、可以看到默認(rèn)設(shè)置情況下，本機(jī)Linux環(huán)境下發(fā)生段錯(cuò)誤時(shí)不會(huì)自動(dòng)生成core文件，下面設(shè)置下core文件的大小限制（單位為KB），其中使用ulimit -c unlimited來設(shè)置無限大，則任意情況下都會(huì)產(chǎn)生core文件。
root@twq2018:~/segfault$ ulimit -c 1024 root@twq2018:~/segfault$ ulimit -c 1024
3、運(yùn)行程序segfault3.c，發(fā)生段錯(cuò)誤生成core文件：
root@twq2018:~/segfault$ ./segfault3 段錯(cuò)誤 (core dumped)
4、加載core文件，使用gdb工具進(jìn)行調(diào)試：
root@twq2018:~/segfault$ gdb ./segfault3 ./core
4.2.2 適用場(chǎng)景
1、適合于在實(shí)際生成環(huán)境下調(diào)試程序的段錯(cuò)誤（即在不用重新發(fā)生段錯(cuò)誤的情況下重現(xiàn)段錯(cuò)誤）。
2、當(dāng)程序很復(fù)雜，core文件相當(dāng)大時(shí)，該方法不可用。
4.3 使用objdump
4.3.1 調(diào)試步驟
1、使用dmesg命令，找到最近發(fā)生的段錯(cuò)誤輸出信息：
root@twq2018:~/segfault$ dmesg ... ... [17257.502808] segfault3[3320]: segfault at 80484e0 ip 0018506a sp bfc1cd6c error 7 in libc-2.10.1.so[110000+13e000]
其中，對(duì)我們接下來的調(diào)試過程有用的是發(fā)生段錯(cuò)誤的地址：80484e0和指令指針地址：0018506a。
2、使用objdump生成二進(jìn)制的相關(guān)信息，重定向到文件中：
root@twq2018:~/segfault$ objdump -d ./segfault3 > segfault3Dump
其中，生成的segfault3Dump文件中包含了二進(jìn)制文件的segfault3的匯編代碼。
3、在segfault3Dump文件中查找發(fā)生段錯(cuò)誤的地址：
root@twq2018:~/segfault$ grep -n -A 10 -B 10 "80484e0" ./segfault3Dump 121- 80483df: ff d0 call *%eax 122- 80483e1: c9 leave 123- 80483e2: c3 ret 124- 80483e3: 90 nop 125- 126-080483e4 <main>: 127- 80483e4: 55 push %ebp 128- 80483e5: 89 e5 mov %esp,%ebp 129- 80483e7: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp 130- 80483ea: 83 ec 20 sub $0x20,%esp 131: 80483ed: c7 44 24 1c e0 84 04 movl $0x80484e0,0x1c(%esp) 132- 80483f4: 08 133- 80483f5: b8 e5 84 04 08 mov $0x80484e5,%eax 134- 80483fa: c7 44 24 08 05 00 00 movl $0x5,0x8(%esp) 135- 8048401: 00 136- 8048402: 89 44 24 04 mov %eax,0x4(%esp) 137- 8048406: 8b 44 24 1c mov 0x1c(%esp),%eax 138- 804840a: 89 04 24 mov %eax,(%esp) 139- 804840d: e8 0a ff ff ff call 804831c <memcpy@plt> 140- 8048412: c9 leave 141- 8048413: c3 ret
通過對(duì)以上匯編代碼分析，得知段錯(cuò)誤發(fā)生main函數(shù)，對(duì)應(yīng)的匯編指令是movl $0x80484e0,0x1c(%esp)，接下來打開程序的源碼，找到匯編指令對(duì)應(yīng)的源碼，也就定位到段錯(cuò)誤了。
4.3.2 適用場(chǎng)景
1、不需要-g參數(shù)編譯，不需要借助于core文件，但需要有一定的匯編語言基礎(chǔ)。
2、如果使用了gcc編譯優(yōu)化參數(shù)（-O1，-O2，-O3）的話，生成的匯編指令將會(huì)被優(yōu)化，使得調(diào)試過程有些難度。
總結(jié)
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
相關(guān)文章
Linux網(wǎng)絡(luò)--傳輸層--TCP協(xié)議基礎(chǔ)詳解
這篇文章主要介紹了Linux網(wǎng)絡(luò)--傳輸層--TCP協(xié)議基礎(chǔ),具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助,如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2025-05-05
這篇文章主要介紹了Linux如何啟動(dòng)SELinux問題,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助,如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2024-02-02
本篇文章主要介紹了Redhat 7/CentOS 7 SSH 免密登錄的方法，小編覺得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過來看看吧2017-03-03
這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于CentOS7掛載新數(shù)據(jù)盤的完整步驟，文中通過示例代碼將實(shí)現(xiàn)的步驟介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家學(xué)習(xí)或者使用CentOS7具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2019-06-06
介紹Linuxyum軟件包管理器的安裝、更新、刪除、搜索及緩存清理命令,詳解vim的三種模式（普通/插入/末行）操作技巧,包括光標(biāo)移動(dòng)、文本編輯、保存退出等,并提及配置文件的使用方法2025-09-09
linux中$符號(hào)的基礎(chǔ)用法總結(jié)
這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于linux中$符號(hào)的基礎(chǔ)用法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家學(xué)習(xí)或者使用linux系統(tǒng)具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2019-11-11
這篇文章主要介紹了配置XManager5連接Linux圖形化界面詳解,需要的朋友可以參考下2017-01-01
centos 7 修改sshd | 禁止 root登錄及sshd端口腳本定義
這篇文章主要介紹了centos 7 修改sshd | 禁止 root登錄及sshd端口腳本定義,本文給大家介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下2019-09-09
Memcached 分布式緩存實(shí)現(xiàn)原理簡介
這篇文章主要介紹了Memcached 分布式緩存實(shí)現(xiàn)原理簡介,具有參考價(jià)值,需要的朋友可以參考下。2016-06-06
下面小編就為大家?guī)硪黄猽buntu制作本地源的實(shí)現(xiàn)方法。小編覺得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在就分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過來看看吧2016-12-12